DE69628769T2 - System und Verfahren um die Belastung von Datei-Server zu verteilen - Google Patents

System und Verfahren um die Belastung von Datei-Server zu verteilen Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Lastverteilungssystem, das Lasten zu mehreren Datei- oder Datenservern verteilt, die Dateien oder Daten übertragen, welche durch Benutzer- oder Kundenstationen angefordert werden, und auf Verfahren zur Lastverteilung für solche Systeme.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • 7 zeigt ein herkömmliches Videoserversystem, das z. B. zwei Videoserver (Server 1 und Server 2), drei Kundenstationen 3–5 und eine Netzwerk-Verbindungsvorrichtung 6 aufweist. Während die folgende Beschreibung zum Zwecke der Illustration mit Bezug auf Videoserversystem erfolgt, ist festzustellen, dass die angetroffenen Probleme auf jeden Typ von Daten- oder Datenserversystem anwendbar sind.
  • Herkömmlicherweise würde ein Kunde, der eine besondere Videodatei wünscht, direkt einen Videoserver über die Netzwerk-Verbindungsvorrichtung 6 auswählen und eine Anforderung zu diesem Videoserver senden zum Zwecke der Übertragung der Videodatei. Wenn jedoch die dem Videoserver auferlegte Last bereits bei der maximalen Kapazität ist, kann die Kundenstation nicht mit ihm verbunden werden. Wenn z. B. alle Kunden 3, 4 und 5 die Übertragung einer Videodatei anfordern, die nur von dem Videoserver 1 verfügbar ist, werden die Lasten für die drei Kunden nur dem Videoserver 1 auferlegt, während keine Übertragungslast dem Videoserver 2 auferlegt wird. Wenn die Anzahl von Kunden bei dem Netzwerk die Lastkapazität des Videoservers 1 überschreitet und alle diese Kunden die Übertragen derselben Videodatei anfordern, wird die Übertragungsfähigkeit des Videoservers 1 überschritten und die Übertragung von Daten durch den Videoserver 1 wir dann unmöglich.
  • Selbst wenn dieselbe Videodatei bei beiden Videoservern 1 und 2 verfügbar ist, können, solange wie die Auswahl bestimmter Videoserver den Kundenstationen überlassen ist, alles Lasten auf einen einzelnen Videoserver konzentriert sein.
  • Bei der Anordnung eines derartigen herkömmlichen Videoservers ist ein Problem dahingehend aufgetreten, dass Übertragungsanforderungen von Kundenstationen die Neigung haben, zu nur einem bestimmten Videoserver gerichtet zu werden, und somit werden alle Lasten diesem Server auferlegt. Weiterhin kann dieses Problem nicht dadurch gelöst werden, dass einfach die Anzahl von Videoservern erhöht wird.
  • Die Kundenstationen können einen Prozess zum Verteilen von Lasten auf mehrere Videoserver durchführen. Um dies jedoch zu tun, müssen alle Kundenstationen Informationen betreffend die Lastzustände bei den individuellen Videoservern haben, und wenn die Verteilung der Serverlasten durch die Kundenstationen durchgeführt wird, werden die Bearbeitungszeit bei den Kundenstationen und die dem Netzwerk auferlegten Lasten erhöht.
  • Wenn eine bestimmte Videodatei häufig benutzt wird, kann die Videodatei auf mehrere Videoserver kopiert werden, um den Übertragungsdurchgang für die Videodatei in dem System zu erhöhen. Wenn jedoch ein derartiges Kopieren viele Male durchgeführt wird, wird der verfügbare Speicherraum reduziert, und Videodateien, welche weniger häufig verwendet werden, müssen gelöscht werden, um den Speicherraum freizumachen. Folglich ist ein Problem dahingehend aufgetreten, dass zusätzliche Arbeitskraft für die Bewältigung von Verwaltungsfunktionen erforderlich ist, wie das Kopieren und Löschen von Dateien.
  • WAH, B. W.: "File Placement on Distributed Computer Systems", COMPUTER, IEEE COMPUTER SOCIETY, LONG BEACH, CA, US, Band 17, Nr. 1, 1984, Seiten 23–32, XP000743058, ISSN; 0018-9162, bezieht sich auf die Verteilung von Informationen in verteilten Computersystemen (DCS). Im Allgemeinen werden Informationen in Fragmente (Dateien) geteilt und an zweckmäßigen Orten angeordnet. Eine optimale Dateizuweisung verteilt Dateien und Fragmente in einem DCS, um Systemzielen zu genügen, wie Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Verzögerungsbeschränkungen, und wenn die Beschränkungen und Erfordernisse sich dynamisch ändern, können die Dateien wandern. Das Problem der optimalen Dateimigration stellt die Dateimigrationsfolge ein, um eine wirksame Anpassung an sich ändernde Erfordernisse sicherzustellen.
  • Das Problem der Dateimigration ergibt sich aus der dynamischen Natur von Zugriffen. Obgleich es eine Lokalität des Zugriffs für eine Datei geben kann, sind gelegentlich sehr wenige Aktivitäten innerhalb der Lokalität, und der Zugriff zur Datei erfolgt außerhalb ihrer Lokalität. Außerdem kann die Lokalität des Zugriffs zeitveränderlich sein. Dann ist es wirksamer, die Migration zu Hauptzugriffspunkten zu ermöglichen.
  • Dateimigration ist jedoch schwierig zu lösen, hauptsächlich wegen der dynamischen Natur der Zugriffe und der Undurchführbarkeit des Sammelns genauer Informationen in Echtzeit. Heuristik scheint zweckmäßig für die meisten Anwendungen zu sein, aber die Einstellung von Parametern für diese Heuristik ist anwendungsabhängig und muss durch Experimente verifiziert werden. Das wichtige Merkmal eines Echtzeit-Dateimigrationsalgorhythmus besteht darin, zu erfassen, wann Migrationen durchgeführt werden sollten. Das Erfassungsproblem ist NP-hart, und eine Heuristik sollte die Zeit für die Migration bestimmen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Lastverteilungssystem für mehrere Server vorzusehen, bei dem die CPUs und die Netzwerken auferlegten Lasten und die Anzahl von Speicherzugriffen oder die den Speicherzugriffskapazitäten der Server auferlegten Lasten verteilt sind. Es ist eine andere Aufgabe der Erfin dung, ein Verfahren für die Lastverteilung auf mehrere Server anzugeben, um die bei den herkömmlichen Systemen anzutreffenden Probleme zu beseitigen.
  • Diese Aufgaben werden durch das System gemäß dem Anspruch 1 und das Verfahren gemäß dem Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Verbesserungen des Systems nach der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Lastverteilungssystem gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel illustriert;
  • 2 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Steuerservers gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 illustriert;
  • 3 ist ein Diagramm, das den Inhalt einer Videoserver-Verwaltungstabelle gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 illustriert;
  • 4 ist ein Digramm, das den Inhalt einer Kundenverwaltungstabelle gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 illustriert;
  • 5 ist ein Flußdiagramm der Lastverteilungsverarbeitung für ein Lastverteilungs-Verarbeitungsprogramm gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 illustriert;
  • 6 ist ein Flußdiagramm der Dateikopierverarbeitung für das Lastverteilungs-Verarbeitungsprogramm gemäß dem Ausführungs beispiel nach 1; und
  • 7 ist ein Diagramm, das die Struktur eines herkömmlichen Videoserversystems illustriert.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ein bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein Blockschaltbild, das die Anordnung eines Lastverteilungssystems gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel illustriert. Das Lastverteilungssystem enthält zwei Videoserver 1 und 2, Kundenstationen 3, 4 und 5, eine Netzwerk-Verbindungsvorrichtung 6, einen Steuerserver 7, eine Datenbank 8 und einen Bibliotheksserver 9. Jeder Videoserver hat einen Speicher (wie z. B. einen Plattenspeicher), in welchem Videodaten in einem bestimmten Format wie Videodateien gespeichert sind, und der Server überträgt Videodaten, welche von Kundenarbeitsstationen angefordert werden. Kundenstationen 3, 4 und 5 fordern die Übertragung von Videodaten an. Die Netzwerk-Verbindungsvorrichtung 6 liefert Kommunikationsverbindungen zwischen den Servern und den Kundenstationen. Der Steuerserver 7 empfängt Übertragungsanforderungen von den Kundenstationen und wählt einen der Videoserver 1 und 2 für die Übertragung von angeforderten Daten aus, wobei die gegenwärtigen und künftigen Lasten der Videoserver 1 und 2 berücksichtigt werden. Die Datenbank 8 speichert eine Zugriffshistorie von Übertragungsanforderungen, welche der Steuerserver 7 empfangen hat, und sie speichert auch Standardwerte für das System. Der Bibliotheksserver 9 hat eine Sekundärspeichervorrichtung mit einer großen Speicherkapazität und speichert in der Sekundärspei chervorrichtung Videodateien, welche bei den Videoservern gelöscht sind.
  • Die Videoserver und die Kundenstationen können in jeder gewünschten Anzahl vorgesehen sein, wobei zwei Videoserver und drei Kundenstationen in 1 nur zum Zwecke der Erläuterung gezeigt sind. Die Netzwerk-Verbindungsvorrichtung und das Protokoll können in jeder geeigneten Weise implementiert sein, solange wie die Kundenstationen, Videoserver und der Steuerserver 7 miteinander kommunizieren können.
  • 2 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur des Steuerservers 7 illustriert. Der Steuerserver 7 empfängt Eingangsdaten, welche Übertragungsanforderungsdaten wie den Namen einer angeforderten Videodatei enthalten, von den Kundenstationen 3 bis 5 und speichert die Daten in einem Puffer 11. Eine Videoserver-Verwaltungstabelle 12 speichert Daten betreffend verschiedene Parameter von Videoservern 1 und 2. Eine Kundenverwaltungstabelle 13 speichert Daten betreffend verschiedene Parameter von Kundenstationen 3 bis 5. Zu einem Ausgangspuffer 14 gesendete Ausgangsdaten zeigen an, welcher der Videoserver 1 und 2 ausgewählt wurde. Ein Lastverteilungs-Verarbeitungsprogramm 15 führt eine Lastverteilungsverarbeitung durch, um den optimalen Videoserver 1 oder 2 gemäß den Eingangsdaten 11 auszuwählen. Die Eingangsdaten 11, die Videoserver-Verwaltungstabelle 12, die Kundenverwaltungstabelle 13 und die Ausgangsdaten 14 sind in dem Speicher des Steuerservers 7 gespeichert. In Übereinstimmung mit den Eingangsdaten wie dem Namen einer angeforderten Videodatei, die von dem Eingangsdatenpuffer 11 erhalten wurden, und den Daten in der Videoserver-Verwaltungstabelle 12, der Kundenverwaltungstabelle 13 und der Datenbank 8 werden die gegenwärtigen Be triebszustände der Videoserver 1 und 2 und Daten betreffend die angeforderte Videodatei von dem Lastverteilungsprogramm erhalten, um den optimalen Videoserver 1 oder 2 für die Bearbeitung der Anforderung zu bestimmen, und der optimale Videoserver wird in den Ausgangsdaten 14 angezeigt. Das Lastverteilungs-Verarbeitungsprogramm 15 funktioniert somit so, dass der optimale Videoserver berechnet und bestimmt wird auf der Grundlage des Inhalts der Eingangsdaten, der Videoserver-Verwaltungstabelle und der Kundenverwaltungstabelle.
  • Die in den Eingangsdaten 11 enthalten Daten können der nur der Name einer angeforderten Videodatei sein. Jedoch können statische Daten, die in der Datenbank 8 gespeichert sind, z. B. Spiegeldaten und die Bandbreite einer zu übertragenden Videodatei, auch in dem Eingangsdatenbereich 11 gespeichert sein, um Zugriffe zu der Datenbank 8 durch das Lastverteilungs-Verarbeitungsprogramm 15 auf ein Minimum zu reduzieren.
  • 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Inhalts der Videoserver-Verwaltungstabelle 12 zeigt. Das Lastverteilungs-Verarbeitungsprogramm 15 bezieht sich auf diese Werte, wenn es die Verarbeitung durchführt. Die Bezugszahl 21 bezeichnet Namen der Videoserver, die in dem System existieren (1 und 2 in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel); die Bezugszahl 22 bezeichnet die maximalen Übertragungszählwerte der Videoserver; die Bezugszahl 23 bezeichnet die Anzahl von gegenwärtigen Übertragungen durch die Videoserver; die Bezugszahl 24 bezeichnet die maximalen Bandbreiten der Videoserver; die Bezugszahl 25 bezeichnet die von den Videoservern für die gegenwärtige Übertragung verwendeten Bandbreiten; die Bezugszahl 26 bezeichnet die gesamten Speicherkapazitäten der Videoserver; und die Bezugszahl 27 bezeichnet die maximalen gleichzeitigen Übertragungszählwerte für die Dateien der Videoserver.
  • Da die Videoservernamen 21, die maximalen Übertragungszählwerte 22, die maximalen Bandbreiten 24, die Gesamtspeicherkapazitäten 26 und die maximalen gleichzeitigen Übertragungszählwerte 27 statische Daten sind, die im Voraus bestimmt sind, können sie in die Verwaltungstabelle 12 eingesetzt werden, indem sie zur Zeit der Initialisierung des Steuerservers 7 aus der Datenbank 8 gelesen werden. Der gegenwärtige Übertragungszählwert 23 und die Bandbreiten 25, welche gegenwärtig verwendet werden, sind dynamische Daten, die entsprechend den Übertragungsanforderungen von den Kundenstationen 3 bis 5 aktualisiert werden. Wenn eine Übertragungsanforderung von einer der Kundenstationen bearbeitet wird und ein bestimmter Videoserver für die Datenübertragung ausgewählt ist, werden der Übertragungszählwert 23 und die gegenwärtige Bandbreite 25 für den bestimmten Videoserver in der Tabelle 12 aktualisiert.
  • 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den Inhalt der Kundenverwaltungstabelle 13 zeigt. Das Lastverteilungs-Verarbeitungsprogramm 15 bezieht sich auch auf diese Werte, wenn die Verarbeitung durchgeführt wird. Die Bezugszahl 31 bezeichnet die Kundennamen der Kundenstationen, die über die Netzwerk-Verbindungsvorrichtung mit dem Steuerserver 7 verbunden sind; die Bezugszahl 32 bezeichnet Dateinamen von Zielvideodateien; die Bezugszahl 33 bezeichnet eine Dateigröße der Zielvideodatei; die Bezugszahl 34 bezeichnet eine Bandbreite, die zum Übertragen der Zielvideodatei erforderlich ist; die Bezugszahl 35 bezeichnet einen maximalen Übertragungszählwert der Videodatei; die Bezugszahl 36 bezeichnet den Namen eines Videoservers, der ein gegenwärtiges Ziel ist; und die Bezugszahl 37 bezeichnet gegenwärtige Operationsinhalte. Jedes Mal, wenn eine Operation durch eine der Kundenstationen 3 bis 5 stattfindet, werden die Operationsinhalte 37 aktualisiert, um die Operationsanforderungen von den Kundenstationen zu speichern. Die anderen Daten werden nicht aktualisiert, solange wie eine Zieldatei unverändert ist.
  • 5 ist ein Flußdiagramm, das die von dem Lastverteilungs-Verarbeitungsprogramm 15 des Steuerservers 7 durchgeführte Verarbeitung erläutert. Der Prozess wird durchgeführt, wenn eine der Kundenstationen 3 bis 5 verlangt, dass der Steuerserver 7 eine bestimmte Videodatei überträgt. Bei diesem Prozess wird ein besonderer Videoserver als ein übertragungsvideoserver bezeichnet, für welchen der gegenwärtige Übertragungszählwert 23 niedriger als der maximale Übertragungszählwert 22 ist, für welchen ein ausreichender Raum in der Bandbreite des Netzwerks vorhanden ist und für welchen der gegenwärtige Übertragungszählwert der angeforderten Videodatei kleiner ist als der maximale Übertragungszählwert, welcher an diesem Videoserver gesetzt ist. Wenn die Summe der Bandbreite 25, welche verwendet wird, und der erforderlichen Bandbreite 34 für die angeforderte Videodatei kleiner ist als die maximale Bandbreite 24, wird festgestellt, dass Raum in der Bandbreite des Netzwerks für die Übertragung der angeforderten Videodatei verfügbar ist.
  • Der detaillierte Prozess wird nun erläutert. Zuerst werden im Schritt S101 die Videoserver, in welchen eine angeforderte Videodatei gespeichert ist, auf die Liste L1 in dem Speicher gesetzt. Dann wird im Schritt S102 auf die gegenwärtigen Übertragungszählwerte 23 der Videoserver-Verwaltungstabelle 12 Bezug genommen, und derjenige Videoserver in der Liste L1, der den kleinsten gegenwärtigen Übertragungszählwert hat wird ausgewählt.
  • Auf den im Schritt S102 ausgewählten Videoserver (nachfolgend als VS1 bezeichnet) wird im folgenden Schritt S103 auf die Videoserver-Verwaltungstabelle 12 Bezug genommen und eine Prüfung wird durchgeführt, um zu bestimmen, ob der gegenwärtige Übertragungszählwert 23 den maximalen Übertragungszählwert 22 erreicht hat oder nicht. Wenn die Bestimmung im Schritt S103 nein lautet, geht die Verarbeitung zum Schritt S104 weiter, in welchem eine Prüfung durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob ausreichend Raum in der Bandbreite des Netzwerks vorhanden ist oder nicht. Wenn die Prüfung im Schritt S103 anzeigt, dass der gegenwärtige Übertragungszählwert für VS1 zumindest eine vorbestimmte Zahl unter dem maximalen Übertragungszählwert ist, und die Prüfung im Schritt S104 anzeigt, dass eine vorbestimmte minimale Bandbreite für VS1 verfügbar ist, wird VS1 im Schritt S114 zu einer dritten Liste L3 hinzugefügt.
  • Wenn ausreichend Raum in der im Schritt S104 bestimmten Bandbreite vorhanden ist, wird im Schritt S105 der gegenwärtige Übertragungszählwert 23 für die angeforderte Videodatei erworben durch Bezugnahme auf die Videoserver-Verwaltungstabelle 12, und es wird eine Feststellung durchgeführt, ob die Anzahl von Übertragungen der angeforderten Videodatei den maximalen Übertragungszählwert 27 erreicht hat oder nicht. Wenn nicht, geht die Verarbeitung zu dem nächsten Schritt S106 weiter, in welchem eine Prüfung durchge führt wird, um zu bestimmen, ob die angeforderte Videodatei bereits übertragen wird, indem auf die Kundenverwaltungstabelle 13 Bezug genommen wird. Wenn nicht, geht der Prozess zum Schritt S107 weiter, in welchem der Videoserver VS1 als ein Übertragungsvideoserver bezeichnet wird. Wenn im Schritt S106 festgestellt wird, dass die angeforderte Datei übertragen wird, wird der Server VS1 in eine zweite Liste L2 von Videoservern, welche gegenwärtig die angeforderte Videodatei übertragen, eingetragen.
  • Wenn die Ergebnisse der Schritte S103, S104, S105 oder S106 umgekehrt sind, wird dem Server VS1 nicht erlaubt, die angeforderte Videodatei zu übertragen. Im Schritt S109 wird der ausgewählte Server VS1 von der Liste L1 entfernt, und die Liste, aus der der Server VS1 gelöscht. wurde, wird als eine neue Liste L1 betrachtet. Im Schritt S110 wird festgestellt, ob die Liste L1 erschöpft ist, d. h. ob keine Videoserver auf der Liste verbleiben. Wenn nicht, geht der Prozess zurück zum Schritt S102, wo ein neuer VS1 für weitere Verarbeitung ausgewählt wird.
  • Wenn im Schritt S110 festgestellt wird, dass die Liste L1 leer ist, geht der Prozess zum Schritt S111 weiter, wo festgestellt wird, ob die Liste L2 erschöpft ist. Wenn nicht, wird im Schritt S112 der Videoserver in der Liste L2 mit dem kleinsten Übertragungszählwert für die angeforderte Videodatei als ein neuer VS1 ausgewählt, und im Schritt S107 wird der Server VS1 als der Übertragungsserver bezeichnet. Wenn die Liste L2 leer ist, geht die Verarbeitung zum Schritt S113 weiter, in welchem bestimmt wird, ob die angeforderte Videodatei zu einem anderen Videoserver kopiert werden sollte. Die Bezugsinformationen für diese Bestimmung können entweder in einer Übertra gungsanforderung enthalten sein, oder sie können Teil des Anfangsinhalts des Systems sein. Somit kann die optimale Lastverteilung für eine besondere Datei entweder für jede Anforderung oder für das gesamte System eingestellt werden. Wenn bestimmt wird, dass die angeforderte Videodatei zu einem anderen Server kopiert werden sollte, geht die Verarbeitung zum Schritt S201 weiter, welcher nachfolgend in Verbindung mit dem Flußdiagramm nach 6 erläutert wird. In dieser Beziehung wird die Liste L3 konsultiert hinsichtlich des optimalen Videoservers, zu dem die Videodatei kopiert werden soll. Wenn nicht bestimmt wird, dass die angeforderte Datei zu einem anderen Server kopiert wird, endet der Prozess, und der Kunde muß warten, um die Videodatei zu einer späteren Zeit anzufordern.
  • Es ist festzustellen, dass der maximale Übertragungszählwert 22 des VS1 nicht die Grenze der Fähigkeit des VS1 ist. Vielmehr wird zu der Zeit der Einrichtung des Systems ein theoretischer oberer Grenzwert, welcher kleiner ist als der maximale Übertragungszählwert gemäß der Grenze der Fähigkeit des VS1, vorher in der Datenbank 8 eingestellt und als der maximale Übertragungszählwert 22 definiert. Wenn es möglich ist, eine Verarbeitung durchzuführen, während der der theoretische maximale Übertragungswert 22 für den VS1 erweitert wird, z. B. Kopieren zu der Zeit der maximalen Übertragungen, kann die Lastverteilungsverarbeitung dann glatt durchgeführt werden.
  • In gleicher Weise wird für die maximale Bandbreite 24 des Netzwerks eine theoretische obere Grenze, die kleiner als die tatsächliche Grenze ist, vorher in der Datenbank 8 eingestellt, so dass die Lastverteilungsverarbeitung glatt durchgeführt werden kann. Die eingestellten Werte für den maximalen Übertragungszählwert 22 und die maximale Bandbreite 24 werden in die Videoserver-Verwaltungstabelle 12 eingelesen, wenn das Lastverteilungs-Verarbeitungsprogramm 15 initialisiert wird.
  • Es wird nun eine Erläuterung des Flußdiagrammprozesses nach 6 gegeben. 6 zeigt einen Dateilast-VerteilungsProzess durch Durchführung einer Dateikopie, für welchen die Verteilung der Last auf die Speicherkapazität des Systems auch in Betracht gezogen wird.
  • Bei dieser Verarbeitung wird eine angeforderte Videodatei zu einem Videoserver kopiert, für welchen die Lasten auf die Übertragung und auf die Speicherkapazität kleiner sind als solche der anderen und in welchem die angeforderte Videodatei nicht existiert, und sie wird von diesem Videoserver übertragen, wenn alle Videoserver mit der für die Übertragung angeforderten Videodatei eine hohe Last haben. Wenn eine angeforderte Videodatei in allen der Videoserver vorhanden ist, ist eine Dateikopierung nicht erforderlich und die Verarbeitung wird nicht durchgeführt.
  • Die Dateilast-Verteilungsverarbeitung berücksichtigt Spiegeldaten, welche anzeigen, in wievielen Videoservern jede Videodatei. gespeichert ist, und einen maximalen Spiegelzählwert, welcher vorher für jede Videodatei in dem System eingestellt wird. Die Spiegeldaten und der maximale Spiegelzählwert werden vorher in der Datenbank 8 gespeichert. Jedes Format kann für die Spiegeldaten verwendet werden, solange wie ein gegenwärtiger Spiegelzählwert und ein Videoserver, der gespiegelt wird, bestätigt werden können. Die Liste von gegenwärtigen Spiegelzählwerten und eine Liste von entsprechenden Videoservern können getrennt gespeichert werden.
  • Gemäß der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Form sind die Spiegeldaten ein Bitflag, das einen Videoserver anzeigt, und der gegenwärtige Spiegelzählwert wird durch Zählen der Flags gefunden. Der maximale Spiegelzählwert ist nur ein Wert. Die Spiegeldaten und der maximale Spiegelzählwert können direkt von der Datenbasis 8 erhalten werden, oder sie können aus Eingangsdaten erhalten werden.
  • Zuerst wird im Schritt S201 durch Bezugnahme auf die Spiegeldaten für eine angeforderte Videodatei bestätigt, in wievielen Videoservern die angeforderte Videodatei gespeichert ist, und es wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der erhaltene Spiegeldatenwert den maximalen Spiegelzählwert für die angeforderte Videodatei überschreitet oder nicht. Wenn die gefunden, dass der gegenwärtige Spiegeldatenwert für die angeforderte Videodatei den maximalen Spiegelzählwert erreicht hat, verzweigt sich die Programmsteuerung zu "ja" und die Verarbeitung ist danach beendet. Wenn der gegenwärtige Spiegeldatenwert den maximalen Spiegelzählwert nicht erreicht hat, verzweigt die Programmsteuerung zu "Nein" und das Kopieren oder Spiegeln kann durchgeführt werden.
  • Im Schritt S202 wird eine Liste L4 für die Videoserver, in welchen die angeforderte Videodatei nicht gespeichert ist, angefertigt. Es ist festzustellen, dass das Lastverteilungs-Verarbeitungsprogramm die Liste L4 in dem Speicher herstellt. Dann wird im Schritt S203 auf die gegenwärtigen Übertragungszählwerte 23 in der Videoserver-Verwaltungstabelle 12 Bezug genommen, und der Videoserver, der den kleinsten gegenwärtigen Übertragungszählwert hat, wird aus der Liste L4 ausgewählt und als der VS1 betrachtet. Wenn im Schritt S204 festgestellt wird, dass der gegenwärtige Übertragungszählwert 23 für den VS1 den maximalen Übertragungszählwert 22 erreicht hat ("Ja"), oder wenn, selbst wenn das Ergebnis "Nein" ist, wird im Schritt S205 festgestellt, dass nicht ausreichender Raum in der gegenwärtig nicht verwendeten Bandbreite des Netzwerkes ist ("Nein"), wird im folgenden Schritt S208 der Server VS1 aus der Liste L4 entfernt und die revidierte Liste wird als eine neue Liste L4 bestimmt.
  • Wenn im Schritt S204 der gegenwärtige Übertragungszählwert 23 des VS1 den maximalen Übertragungszählwert 22 nicht erreicht hat ("Nein"), und wenn im Schritt S205 ausreichender Raum in der gegenwärtig nicht verwendeten Bandbreite vorhanden ist ("Ja"), wird im Schritt S206 die Größe des freien Speicherraums von dem VS1 angefordert, um den freien Speicherraum des VS1 zu bestätigen. Wenn ein ausreichender Bereich in dem Speicher verfügbar ist, in welchen eine angeforderte Videodatei kopiert werden kann ("Ja"), wird im Schritt S216 der VS1 als ein Übertragungsvideoserver bezeichnet.
  • Wenn andererseits im Schritt S206 die Speicherkapazität nicht ausreichend ist ("Nein"), oder wenn die nicht verwendete Speicherkapazität des Videoservers VS1 die obere Grenze der Speicherkapazität überschreitet, die vorher eingestellt wurde, wird im Schritt S207 angenommen, dass der VS1 ein Übertragungsvideoserver sein kann, wenn die nicht verwendet Speicherkapazität erhalten werden kann, und der VS1 wird als der letzte Eintrag einer Speichermangelliste L5 hinzugefügt.
  • Der VS1 ist als der letzte Eintrag in der Liste L5 aus dem Grunde hinzugefügt, dass, da die Videoserver in aufsteigender Folge gemäß einem gegenwärtigen Übertragungszählwert ausgewählt werden, sie auch in der Liste L5 in aufsteigender Folge gemäß dem gegenwärtigen Übertragungszählwert angeordnet sind, so dass der Videoserver, der den kleinsten gegenwärtigen Übertragungszählwert hat, aufeinander folgend von der Spitze der Liste L5 herausgezogen werden kann, und die erforderliche Verarbeitungsmenge kann reduziert werden.
  • Wenn im Schritt S208 die Liste L4 aktualisiert wird, wird im Schritt S209 eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die Liste L4 erschöpft ist oder nicht. Wenn die Liste L4 nicht erschöpft ist ("Nein"), kehrt die Programmsteuerung zum Schritt S203 zurück, und der obige Prozess wird wiederholt, bis im Schritt S216 der Übertragungsvideoserver VS1 bezeichnet wird, oder bis im Schritt S209 festgestellt wird, dass die Liste L4 erschöpft ist.
  • Wenn im Schritt S209 die Liste L4 erschöpft ("Ja"), wird im folgenden Schritt S210 die Speichermangelliste L5 geprüft. Wenn die Liste L5 erschöpft ist ("Ja"), wird angenommen, dass kein Videoserver gefunden wurde für die Bezeichnung als ein Übertragungsvideoserver, und die Verarbeitung wird danach beendet.
  • Wenn im Schritt S210 die Liste L5 nicht erschöpft ist ("Nein"), wird im Schritt S211 der Videoserver an der Spitze der Liste L5 als VS1 bezeichnet. Wenn im Schritt S212 festgestellt wird, dass keine Datei vorhanden ist, die von VS1 gelöscht werden kann ("Nein"), wird im Schritt S213 der VS1 aus der List L5 gelöscht, die Liste wird als eine neue L5 aktualisiert und die Programmsteuerung kehrt danach zum Schritt S210 zurück.
  • Wenn im Schritt S212 eine Datei vorhanden ist, die gelöscht werden kann ("Ja"), wird im Schritt S214 diese Datei gelöscht und im Schritt S215 wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob der freie Speicherraum des Videoservers VS1 angemessen für das Kopieren der angeforderten Videodatei ist oder nicht. Die Bestimmung der Dateilöschung hängt von der Zugriffshäufigkeit ab, die von einer Zugriffshistorie erhalten wird. Die Zugriffshistorie wird in der Datenbank 8 gespeichert, wenn ein Kunde eine Übertragung anfordert. Zu der Zeit der Übertragungsanforderung werden der Name der anfordernden Kundenstation, das Datum, der Dateiname, der Servername und Operationsinhalte beispielsweise als die Zugriffshistorie eingegeben. Somit können die Zugriffsaufzeichnung für eine Videodatei und die Lastverteilung für Server erhalten werden.
  • Eine Videodatei, welche die einzige Datei ist, die in dem System verbleibt (wie festgestellt durch Verwendung durch Spiegeldaten), ist als ein Löschungsziel nicht verfügbar. Jedoch werden durch Bezugnahme auf die Zugriffshistorie Videodateien, bei denen festgestellt wird, dass sie in dem Videoserver nicht zu existieren brauchen, da eine lange Zeit seit dem letzten Zugriffsdatum vergangen ist, in den Bibliotheksserver 9 kopiert, um diese Dateien in dem System zurückzubehalten, beginnend mit der Datei, welche die längste verstrichene Zeit seit dem letzten Zugriffsdatum hat, und die Videodateien in dem Videoserver werden gelöscht, so dass die erforderliche freie Speicherkapazität in dem Videoserver erhalten werden kann.
  • Wenn im Schritt S215 eine angemessene Speicherkapazität nicht erhalten werden kann ("Nein"), kehrt die Programmsteuerung zum Schritt S212 zurück und die Löschung von nicht erforderlichen Videodateien wird fortgesetzt. Wenn im Schritt S215 eine angemessene Speicherkapazität für das Kopieren der angeforderten Videodatei erhalten wurde, wird der VS1 im Schritt S216 als ein Übertragungsvideoserver bezeichnet.
  • Nachfolgend wird im Schritt S217 eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die Liste L3 erschöpft ist oder nicht, um zu bestimmen, welcher Videoserver (nachfolgend als ein VS2 bezeichnet) die Quelle für das Kopieren sein wird. Die Liste L3, die im Schritt S114 hergestellt wurde, ist von den Videoservern, in denen eine angeforderte Videodatei gespeichert ist, die gegenwärtige Übertragungszählwerte 23 haben, die kleiner als die maximalen Übertragungszählwerte 22 für die Videoserver sind, und die ausreichend Raum in den Bandbreiten des Netzwerks haben. Wenn die Liste L3 nicht erschöpft ist ("Nein"), wird im Schritt S218 der Videoserver in der Liste L3, der den am meisten verfügbaren Raum in der Bandbreite hat, als der VS2 bezeichnet. Wenn die Liste L3 erschöpft ist ("Ja"), wird im Schritt S219 ein beliebiger Videoserver, in welchem die angeforderte Videodatei gespeichert ist, als der VS2 bezeichnet.
  • Schließlich wird im Schritt S220 die angeforderte Videodatei aus dem Server VS2 in den Server VS1 kopiert, damit sie in der Lage ist, danach von dem Server VS1 übertragen zu werden. Die Übertragung vom VS1 kann beginnen, selbst bevor das Kopieren von dem VS2 zu dem VS1 beendet ist, und wenn die Übertragung pa rallel zu dem Kopiervorgang durchgeführt wird, kann eine ausgezeichnete Antwort für die Kundenstationen erhalten werden.
  • Obgleich dies bei diesem Ausführungsbeispiel nicht bestimmt ist, gibt es zwei Wege zur Verwendung des Videoservers VS1, der durch das Lastverteilungs-Verarbeitungsprogramm 15 bezeichnet ist. Bei dem einen Weg werden der Name eines anfordernden Kunden und ein Videodateiname zu einem bezeichneten Videoserver VS1 übertragen, um den Videoserver VS1 aufzufordern, die Übertragung durchzuführen, und bei dem anderen Weg wird ein bezeichneter Videoservername zu einer Kundenstation zurückgeführt, um dem Kunden zu ermöglichen, direkt zu dem Videoserver zuzugreifen. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann jedes dieser Verfahren angewendet werden.
  • Weiterhin kann, obgleich die Liste L1 bei diesem Ausführungsbeispiel im Schritt S101 hergestellt wird, da eine Liste von Videoservern, in welchen eine angeforderte Videodatei gespeichert ist, bekannte Daten darstellt, die Liste L1 vorher in der Datenbank 8 hergestellt werden.
  • Zusätzlich braucht, obgleich in den Schritten S103, S104, S204 und S205 auf den Übertragungszählwert und die Bandbreite Bezug genommen wird, um festzustellen, ob eine Übertragung durchgeführt werden kann oder nicht, für eine derartige Feststellung nur auf die Bandbreite Bezug genommen zu werden, solange wie beispielsweise die CPU eines Videoservers in der Lage zu einer angemessenen Leistung ist, oder es braucht für eine derartige Feststellung nur auf den Übertragungszählwert Bezug genommen zu werden, solange wie die Bandbreite für den Videoserver angemessen ist.
  • Weiterhin kann, obgleich in den Schritten S105 und S106 in Betracht gezogen wird, dass alle Übertragungen für dieselbe Videodatei nicht einem bestimmten Videoserver zugewiesen werden sollten, eine Übertragungslast ohne eine solche Betrachtung verteilt werden durch Bezugnahme nur auf gegenwärtige Übertragungszählwerte oder die gegenwärtigen Bandbreiten der Videoserver.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel, da die Übertragungszählwerte der Videoserver einer Durchschnittswertbildung unterzogen werden, die Konzentration der Übertragungsanforderungen auf eine bestimmte Datei verhindert werden und Lasten können daher verteilt werden.
  • Zusätzlich werden die verwendeten Speicherkapazitäten der Videoserver einer Durchschnittswertbildung unterzogen durch Kopieren von häufig angeforderten Videodateien zu anderen Servern und durch Löschen nicht verwendeter Videodateien aus den Servern und Überführen von diesen zu einem Archiv-Bibliotheksserver.
  • Weiterhin wird, wenn eine Videodatei zu einem anderen Videoserver kopiert wird, wenn die Übertragungsanforderungen für die Videodatei häufig sind, der maximale Übertragungszählwert für das System relativ zu der angeforderten Datei erhöht, und ein angemessener Service wird sichergestellt in Abhängigkeit von den Übertragungsanforderungen von den Kunden.
  • Da Videodateien, deren Anzahl durch Kopieren automatisch erhöht wird, automatisch gelöscht werden, wenn die Zugriffsfrequenz abnimmt, kann die für die Systemverwaltung erforderliche Arbeit reduziert werden.
  • Als ein Ergebnis des automatischen Kopierens und Löschens von Videodateien werden Kopien einer Videodatei, die häufig benutzt wird, erhöht, und demgemäß wird der Übertragungszählwert für die Videodatei in dem System erhöht. Andererseits werden, da die Videodateien, welche weniger häufig verwendet werden, automatisch gelöscht werden, die Übertragungszählwerte für die Videodateien in dem System herabgesetzt. Daher kann, da die Anzahl von Kopien der Videodateien, d. h. die Übertragungszählwerte der Videodateien, proportional zu der Häufigkeit ihrer Verwendung sind, die Lastverteilung entsprechend der Speicherkapazität in Übereinstimmung mit der Häufigkeit der Verwendung durchgeführt werden.
  • Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird auf die Zugriffshistorie jedes Videoservers Bezug genommen und Daten für die Lastverteilung eines Tages werden für jeden Videoserver erhalten. Es wird vorhergesagt, dass die Last für jeden Videoserver in der folgenden Periode erhöht oder verringert wird, und diese Vorhersage kann als eine Bezugnahme für die Bestimmung verwenddet werden. Z. B. wird eine Bestimmung durch Verwendung der Bezugnahme in den Schritten S102 und S112 in 5 hinzugefügt. Wenn die Last auf den Videoserver die Tendenz hat, anzusteigen, wird der Videoserver entfernt und ein Videoserver, für welchen der Gegenwärtige und künftige Übertragungszählwert der kleinste ist, wird ausgewählt. Die Lastvorhersage gemäß der Eintages-Lastverteilung, welche von der Zugriffshistorie erhalten wird, kann nicht nur für einen Übertragungsvideoserver zu der Zeit der Lastverteilung angewendet werden, sondern auch für die beiden Videoserver, die während eines Kopiervorgangs getroffen sind, so dass ein glatter Kopiervorgang durchgeführt werden kann.
  • Der Erwerb der Lastverteilungsdaten ist nicht auf Einheiten eines Tages begrenzt, sondern sie können für Einheiten eines Monats, einer Woche oder einer Stunde erworben werden, und die Einheiten können wie benötigt gewählt werden.
  • Neben der vorbeschriebenen Bezugnahme für die Bestimmung können eine Eintragung für eine Übertragungsstartzeit und eine Eintragung für eine Dateigröße in der Kundenverwaltungstabelle 13 vorgesehen sein. Die verbleibende Zeit für eine Videodatei, die gegenwärtig übertragen wird, wird berechnet, um eine künftige Last vorherzusagen, und ein Videoserver, für welchen der gegenwärtige und der künftige Übertragungszählwert die kleinsten. sind, kann ebenfalls gewählt werden.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun beschrieben. Beim Ausführungsbeispiel 1 werden Lasten verteilt bei Empfang von Übertragungsanforderungen für eine Videodatei nicht nur durch Durchführung der Übertragungslast-Verteilungsverarbeitung für den Zweck der Durchschnittswertbildung von Übertragungszählwerten, sondern auch durch Durchführung einer Dateilast-Verteilungsverarbeitung, um zu verhindern, dass Anforderungen für eine bestimmte Videodatei zu einem einzelnen Videoserver gerichtet werden, und eine Speicherlast-Verteilungsverarbeitung für die Durchschnittswertbildung der verwendeten Speichergrößen. Wenn eine Änderung in der Dateikonfiguration eines Videoservers nicht gewünscht ist, können die Dateilast-Verteilungs- und die Speicherlast-Verteilungsverarbeitung, die in 6 gezeigt sind, ausgelassen werden, und es braucht nur die Übertragungslast-Verteilungsverarbeitung nach 5 durchgeführt zu werden. Eine optimale Lastverteilung betreffend die Übertragung kann vorgesehen werden, indem nur die Übertragungslast-Verteilungsverarbeitung durchgeführt wird. Es ist festzustellen, dass in diesem Fall die Lastvorhersage durchgeführt werden kann durch Verwendung statistischer Informationen und der verbleibenden Zeit für eine Videodatei, welche übertragen wird.
  • Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel können, wenn ein Kopiervorgang in Abhängigkeit von einer Anforderung von einem Kunden durchgeführt werden soll, die Dateilast-Verteilungs- und Speicherlast-Verteilungsverarbeitung, die in 6 gezeigt sind, auch durchgeführt werden, um einen Kopiervorgang durchzuführen, ohne dass die Speicherkapazität berücksichtigt wird. Ein Videoserver, der eine Kopierquelle ist, wird direkt durch einen Funden ausgewählt, oder wird erhalten in derselben Weise wie bei dem Verfahren im Schritt S114 zur Herstellung der Liste L3.
  • Obgleich Videodaten in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beispielhaft verwendet werden, sind die Daten nicht auf Videodaten beschränkt, sondern können Animationsdaten, Daten statischer Bilder, Musikdaten, Sprachdaten, Textdaten usw. sein.
  • Demgemäß kann der vorstehend beschriebene Videoserver ein Server sein, der andere Daten als Videodaten verarbeitet.

Claims (9)

  1. Lastverteilungssystem zum Verteilen von Übertragungsanforderungen für ausgewählte Dateien, die von mehreren Kundenstationen (3, 4, 5) ausgegeben wurden, als Lasten, welches aufweist: a) mehrere Server (1, 2), die jeweils eine Speichervorrichtung aufweisen, in der mehrere Dateien gespeichert. sind zum Übertragen von angeforderten Dateien zu Kundenstationen (3, 4, 5); und b) einen mit den mehreren Servern (1, 2) verbundenen Steuerserver (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerserver (7) eine Bestimmungsvorrichtung (15) für den Empfang der Übertragungsanforderungen von den mehreren Kundenstationen (3, 4, 5), zum Kopieren einer von den Kundenstationen (3, 4, 5) angeforderten Datei aus einem diese Datei speichernden Server (1, 2) in einen Server (1, 2), der diese Datei nicht enthält, und zum Auswählen des Servers (1, 2), in den diese Datei kopiert ist, als einen Datenübertragungsserver enthält.
  2. System nach Anspruch 1, bei dem die Bestimmungsvorrichtung (15) dem Server (1, 2), in den die Daten kopiert sind, ermöglicht, Dateien parallel zu der Ausführung des Kopierens der Dateien in den Server (1, 2) zu übertragen.
  3. System nach Anspruch 1, bei dem die Bestimmungsvorrichtung (15) maximale Zählwerte für übertra gene Daten und maximale Zählwerte für die Übertragung identischer Daten für die mehreren Server (1, 2) als Schwellenwerte für die Durchführung des Kopierens durch die mehreren Server (1, 2) verwendet und die Schwellenwerte zum Bestimmen, ob die Dateien zu kopieren sind oder nicht, verwendet.
  4. System nach Anspruch 1, bei dem die Bestimmungsvorrichtung (15) einen Schwellenwert für jedes Datenwort, das einen maximalen Zählwert für zu speichernde Datenkopien anzeigt, verwendet und den Schwellenwert zur Bestimmung, ob das Kopieren dieser Dateien durchzuführen ist oder nicht, verwendet.
  5. System nach Anspruch 1, bei dem die Bestimmungsvorrichtung (15) eine verbleibende Speicherkapazität für jede der Speichervorrichtungen der mehreren Server verifiziert und den Server (1, 2), in welchen die Dateien zu kopieren sind, gemäß der verbleibenden Speicherkapazität auswählt.
  6. System nach Anspruch 5, bei dem der Steuerserver (7) weiterhin eine Berechnungsvorrichtung (15) aufweist zum Erwerb eines Übertragungszählwertes für jede der Dateien, die von jedem der mehreren Server (1, 2) übertragen werden, und bei dem, wenn die verbleibende Speicherkapazität für die Speichervorrichtungen jedes der mehreren Server (1, 2) kleiner ist als die Größe der zu kopierenden Datei, die Bestimmungsvorrichtung (15) eine Datei von einem ausgewählten Server (1, 2), für die ein Übertragungszählwert am kleinsten ist, löscht.
  7. System nach Anspruch 6, weiterhin aufweisend einen Bibliotheksserver (9) mit einer Speichervorrichtung, in der mehrere Daten gespeichert sind, wobei vor der Löschung von Daten die Bestimmungsvorrichtung (15) diese Daten in den Bibliotheksserver (9) kopiert.
  8. System nach Anspruch 1, bei dem der Steuerserver (7) weiterhin eine Berechnungsvorrichtung (15) aufweist zum Erwerb eines Lastverteilungsverzeichnisses für einen bestimmten der mehreren Server (1, 2) anhand der Übertragungszugriffshistorie der mehreren Server (1, 2), und bei dem gemäß den Lastverteilungsverzeichnissen die Bestimmungsvorrichtung (15) Lasten für die mehreren Server (1, 2), die durch Kopiervorgänge bewirkt werden, vorhersagt und einen Server (1, 2), dessen vorhergesagte Last am geringsten ist, als einen Kopierbestimmungsserver auswählt.
  9. Lastverteilungsverfahren zum Verteilen von Anforderungen für eine Datenübertragung unter mehreren Servern (1, 2), gekennzeichnet durch die Schritte: Empfangen von Übertragungsanforderungen für die Daten von den Kundenstationen (3, 4, 5); Kopieren der Datei, die durch die Kundenstationen (3, 4, 5) von einem diese Datei speichernden Server (1, 2) angefordert wird, in einen Server (1, 2), der diese Datei nicht enthält; und Auswählen dieses Servers, in den die Datei kopiert ist, als einen Datenübertragungsserver aus den mehreren Servern (1, 2).
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